(57)【要約】【課題】  半導体デバイス用配線として適用することができるカーボンナノチューブ配線を形成する。【解決手段】  触媒金属成分（Ｎｉ）とＣｌ２ガスとの前駆体（ＮｉＣｌ）を基板３に吸着させ、その後、Ｎｉを析出させることによりＮｉ膜を形成する成膜反応と、成膜反応により形成されたＮｉ膜をＣｌ２ガスラジカルでエッチングするエッチング反応を共存させると共に、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより基板３の凹部の底面だけにＮｉを成膜し、凹部の底面だけに成膜されたＮｉを触媒金属として基板３の凹部にカーボンナノチューブを成長させて所定の配線を形成する。【選択図】      図１
2006269913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成した凹部の底面に触媒金属を成膜するに際し、触媒金属成分と作用ガスとの前駆体を基板に吸着させ、その後、触媒金属成分を析出させることにより触媒金属膜を形成する成膜反応と、成膜反応により形成された触媒金属膜を作用ガスラジカルでエッチングするエッチング反応を共存させると共に、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより凹部の底面だけに触媒金属を成膜し、
底面だけに成膜された触媒金属を触媒として凹部にカーボンナノチューブを成長させて所定の配線を形成することを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
カーボンナノチューブの成長は、炭素材料成分と作用ガスとの前駆体を基板に成長させると共に凹部に炭素成分を析出させてカーボンナノチューブを成長させることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
触媒金属は、３ｄ遷移金属であることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
基板に形成した凹部はホールもしくはトレンチであることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
基板に形成した凹部はホール及びトレンチであることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
基板に形成した凹部は貫通孔であることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
基板に形成した凹部は、多層の配線構造を形成する基板に形成した多数の凹部であることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
多層の配線構造は、３次元積層素子に形成される配線構造であることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
触媒金属膜は、内部に基板を収容するチャンバに触媒金属とされる金属製の被エッチング部材を配置する一方、被エッチング部材と基板の温度を所定の温度及び温度差に制御することにより、ハロゲンを含有する作用ガスのプラズマにより生成されたハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、前駆体の金属成分を基板に析出させることで成膜されることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、
カーボンナノチューブは、内部に基板を収容するチャンバに炭素材料製の被エッチング部材を配置する一方、被エッチング部材と基板の温度を所定の温度及び温度差に制御することにより、ハロゲンを含有する作用ガスプラズマにより生成されたハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングして炭素成分とハロゲンとの前駆体を形成し、前駆体の炭素成分を基板に析出させることで凹部にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とするカーボンナノチューブ配線の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス用配線として適用されるカーボンナノチューブ配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、特に、メモリ素子には電子移動通路としての金属配線が設けられているが、近年は、半導体メモリ素子の高集積化につれて配線の線幅は狭くなり、単位面積当たりの電流の量、即ち、電流密度は高くなりつつある。金属配線の線幅には限界があるため電流密度にも限界があるのが現状である。
【０００３】
グラファイト（黒鉛）シートが筒状に閉じた構造を有するチューブ状の炭素多面体であるカーボンナノチューブが注目を集めるようになってきており、導電性に優れ次世代の電子材料として配線材料や電子源等の用途として期待されている。このような状況から、カーボンナノチューブを半導体素子の配線に適用することが種々開発されてきている。
【０００４】
例えば、ホール底部に触媒金属粒子を指向性パーティクルビームにより形成し、金属微粒子を触媒としてカーボンナノチューブを成長させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、活性化金属を予めホール底部（下層の配線層）に埋め込み、活性化金属を触媒としてカーボンナノチューブを成長させ、後工程でホールを貫通させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。その他にも、ウエットプロセスなどによりカーボンナノチューブを形成する技術が知られている。
【０００５】
カーボンナノチューブを半導体素子の配線として利用するには、ホールの底部のみに選択的に低コストで触媒金属（Ｎｉ等）を形成する必要がある。しかし、従来から知られている技術では、特殊な装置を必要としたり、プロセスが複雑になってコストが高くなっているのが現状である。
【０００６】
ところで、本発明者等は、高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属成分であって、成膜を望む金属成分からなる被エッチング部材をチャンバに設置し、ハロゲンガスをプラズマ化して被エッチング部材をハロゲンのラジカルによりエッチングすることで金属成分のハロゲン化物である前駆体を生成させるとともに、前駆体の金属成分のみを基板上に成膜するプラズマＣＶＤ装置（以下、新方式のプラズマＣＶＤ装置という）および成膜方法を開発した（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
新方式のプラズマＣＶＤ装置では、成膜される金属源となる被エッチング部材の温度に対して基板の温度が低くなるように制御して基板に当該金属膜を成膜している。例えば、被エッチング部材の金属をＭ、ハロゲンガスをＣｌ２とした場合、被エッチング部材を高温（例えば３００℃〜７００℃）に、また基板を低温（例えば２００℃程度）に制御することにより、前記基板にＭ薄膜を形成することができる。これは、次のような反応によるものと考えられる。
【０００８】
(1)  プラズマの解離反応；Ｃｌ２（ｇ）→２Ｃｌ＊
(2)  エッチング反応；Ｍ＋Ｃｌ＊→ＭＣｌ（ｇ）
(3)  基板への吸着反応；ＭＣｌ（ｇ）→ＭＣｌ（ａｄ）
(4)  成膜反応；ＭＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊ →Ｍ＋Ｃｌ２（ｇ）↑
ここで、Ｃｌ＊はＣｌのラジカルであることを、（ｇ）はガス状態であることを、（ａｄ）は吸着状態であることをそれぞれ表している。
【０００９】
前述した新方式のＣＶＤ装置においては、ＭＣｌとＣｌ＊との割合を適正に保つことで、成膜反応が適切に行われる。即ち、成膜条件として、Ｃｌ２ガスの流量、圧力、パワー、基板及び被エッチング部材の温度、基板と被エッチング部材との距離等を適正に設定することで、ＭＣｌとＣｌ＊との割合をほぼ等しく制御することができ、成膜速度を低下させることなく、しかも、基板に対してＣｌ＊によるエッチング過多が生じることなくＭが析出される。
【００１０】
上述した新方式のＣＶＤ装置においては、低温の条件下で高品質の薄膜を作製することが可能となっている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２２８８６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３６０５４号公報
【特許文献３】特開２００３−１４７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、上述の如き新方式のＣＶＤ装置において、半導体デバイス用配線として適用することができるカーボンナノチューブ配線の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、基板に形成した凹部の底面に触媒金属を成膜するに際し、触媒金属成分と作用ガスとの前駆体を基板に吸着させ、その後、触媒金属成分を析出させることにより触媒金属膜を形成する成膜反応と、成膜反応により形成された触媒金属膜を作用ガスラジカルでエッチングするエッチング反応を共存させると共に、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより凹部の底面だけに触媒金属を成膜し、底面だけに成膜された触媒金属を触媒として凹部にカーボンナノチューブを成長させて所定の配線を形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項１の本発明では、成膜速度が速く不純物を低減した状態で凹部の底面だけに触媒金属を成膜することができ、凹部にカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００１５】
そして、請求項２に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、カーボンナノチューブの成長は、炭素材料成分と作用ガスとの前駆体を基板に成長させると共に凹部に炭素成分を析出させてカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の本発明では、成膜速度が速く不純物を低減した状態で凹部にカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００１７】
また、請求項３に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１もしくは請求項２に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、触媒金属は、３ｄ遷移金属であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の本発明では、３ｄ遷移金属を触媒としてカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００１９】
また、請求項４に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、基板に形成した凹部はホールもしくはトレンチであることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の本発明では、ホールまたはトレンチに対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００２１】
また、請求項５に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、基板に形成した凹部はホール及びトレンチであることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の本発明では、ホール及びトレンチに対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００２３】
また、請求項６に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、基板に形成した凹部は貫通孔であることを特徴とする。
【００２４】
請求項６の本発明では、貫通孔に対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００２５】
また、請求項７に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、基板に形成した凹部は、多層の配線構造を形成する基板に形成した多数の凹部であることを特徴とする。
【００２６】
請求項７の本発明では、多層の配線構造を形成する基板に形成した多数の凹部に対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００２７】
また、請求項８に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項７に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、多層の配線構造は、３次元積層素子に形成される配線構造であることを特徴とする。
【００２８】
請求項８の本発明では、３次元積層素子に形成される配線構造の多数の凹部に対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００２９】
また、請求項９に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、触媒金属膜は、内部に基板を収容するチャンバに触媒金属となる金属製の被エッチング部材を配置する一方、被エッチング部材と基板の温度を所定の温度及び温度差に制御することにより、ハロゲンを含有する作用ガスのプラズマにより生成されたハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングして金属成分とハロゲンとの前駆体を形成し、前駆体の金属成分を基板に析出させることで成膜されることを特徴とする。
【００３０】
請求項９の本発明では、チャンバ内のハロゲンラジカルの量を制御することで触媒金属膜を所望の部位（凹部の底）に形成することができる。
【００３１】
また、請求項１０に係る本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ配線の形成方法において、カーボンナノチューブは、内部に基板を収容するチャンバに炭素材料製の被エッチング部材を配置する一方、被エッチング部材と基板の温度を所定の温度及び温度差に制御することにより、ハロゲンを含有する作用ガスプラズマにより生成されたハロゲンラジカルで被エッチング部材をエッチングして炭素成分とハロゲンとの前駆体を形成し、前駆体の炭素成分を基板に析出させることで凹部にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。
【００３２】
チャンバ内の作用ガスの量を制御することでカーボンナノチューブを高速かつ低コストで成長させることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、半導体デバイス用配線として適用することができるカーボンナノチューブ配線を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００３５】
図１には本発明の一実施形態例に係るカーボンナノチューブ配線の形成方法を実施する薄膜作製装置の概略側面、図２には凹部の深さに対するＣｌ＊密度特性、図３にはホールに対するカーボンナノチューブ配線の形成工程を示してある。また、図４にはトレンチに対するカーボンナノチューブ配線の形成状態、図５にはホール及びトレンチに対するカーボンナノチューブ配線の形成状態、図６には３次元積層素子に対するカーボンナノチューブ配線の形成状態を示してある。
【００３６】
本実施形態例のカーボンナノチューブ配線の形成方法は、図１に示した薄膜作製装置で、触媒金属成分（３ｄ遷移金属：例えば、Ｎｉ）と作用ガス（Ｃｌ２ガス）との前駆体（ＮｉＣｌ）を基板に吸着させ、その後、Ｎｉを析出させることによりＮｉ膜を形成する成膜反応と、成膜反応により形成されたＮｉ膜をＣｌ２ガスラジカルでエッチングするエッチング反応を共存させると共に、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるように制御することにより凹部の底面だけにＮｉを成膜する。そして、カーボンナノチューブを成長させる装置を用いて、凹部の底面だけに成膜されたＮｉを触媒として基板の凹部にカーボンナノチューブを成長させて所定の配線を形成するものである。
【００３７】
図１乃至図３に基づいてカーボンナノチューブ配線の形成方法を実施するために基板の凹部の底面だけにＮｉを成膜する薄膜作製装置を説明する。
【００３８】
図１に示すように、円筒状に形成された、例えば、内面がセラミックス製(絶縁材製)のチャンバ１の底部近傍には支持台２が設けられ、支持台２には基板３が載置される。支持台２にはヒータ４及び冷媒流通手段５を備えた温度制御手段６が設けられ、支持台２は温度制御手段６により所定温度(例えば、基板３が１００℃から３００℃に維持される温度)に制御される。尚、チャンバの形状は円筒状に限らず、例えば、矩形状のチャンバを適用することも可能である。
【００３９】
チャンバ１の上面は開口部とされ、開口部は絶縁材料製(例えば、セラミックス製)の板状の天井板７によって塞がれている。天井板７の上方にはチャンバ１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ８が設けられ、プラズマアンテナ８は天井板７の面と平行な平面リング状に形成されている。プラズマアンテナ８には整合器９及び電源１０が接続されて高周波が供給される。プラズマアンテナ８、整合器９及び電源１０により誘導プラズマを発生させるプラズマ発生手段が構成されている。
【００４０】
チャンバ１には触媒勤続となる金属製として３ｄ遷移金属であるニッケル（Ｎｉ）製の被エッチング部材１１が保持され、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の周方向の電気の流れに対して不連続となるような形態で基板３と天井板７の間に配置されている。例えば、被エッチング部材１１は、棒状の突起部１２とリング部１３とからなり、突起部１２がチャンバ１の中心側に延びるようにリング部１３が設けられている。これにより、被エッチング部材１１はプラズマアンテナ８の電気の流れ方向である周方向に対して構造的に不連続な状態となり、被エッチング部材１１に閉回路が形成されて誘導電流が流れることを抑制する。
【００４１】
尚、プラズマアンテナ８の電気の流れに対して不連続状態にする構成としては、被エッチング部材を格子状に形成したり、網目状に構成する等とすることも可能である。
【００４２】
被エッチング部材１１の上方におけるチャンバ１の筒部の周囲にはチャンバ１の内部にハロゲンとしての塩素を含有する作用ガス（Ｃｌ２ガス）２１を供給するノズル１４が周方向に等間隔で複数（例えば８箇所：図には２箇所を示してある）接続されている。ノズル１４には流量及び圧力が制御される流量制御器１５を介してＣｌ２ガス２１が送られる。流量制御器１５によりチャンバ１内に供給されるＣｌ２ガス２１の量が制御され、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも大きくなるようにされる（詳細は後述する）。
【００４３】
成膜に関与しないガス等は排気口１８から排気される。天井板７によって塞がれたチャンバ１の内部は真空装置１９によって所定の圧力に維持される。
【００４４】
尚、作用ガスに含有されるハロゲンとしては、フッ素、臭素及びヨウ素等を適用することが可能である。ハロゲンとして塩素を用いたことにより、安価な塩素ガスを用いて薄膜を作製することができる。
【００４５】
上述した薄膜作製装置では、チャンバ１の内部にノズル１４からＣｌ２ガス２１を供給する。プラズマアンテナ８から電磁波をチャンバ１の内部に入射することで、Ｃｌ２ガス２１をイオン化してＣｌ２ガスプラズマを発生させ、Ｃｌラジカルを生成する。プラズマは、ガスプラズマ２３で図示する領域に発生する。この時の反応は、次式で表すことができる。
Ｃｌ２→２Ｃｌ＊          ・・・・（１）
ここで、Ｃｌ＊は塩素ラジカルを表す。
【００４６】
ガスプラズマ２３がＮｉ製の被エッチング部材１１に作用することにより、被エッチング部材１１が加熱されると共に、当該部（Ｎｉ）にエッチング反応が生じる。この時の反応は、例えば、次式で表される。
Ｎｉ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＮｉＣｌ（ｇ）        ・・・・（２）
ここで、ｓは固体状態、ｇはガス状態を表す。式（２）は、Ｎｉがガスプラズマ２３（塩素ラジカルＣｌ＊）によりエッチングされ、前駆体２４とされた状態である。
【００４７】
ハロゲンガスプラズマ２３を発生させることにより被エッチング部材１１を加熱し（例えば、３００℃〜７００℃）、更に、温度制御手段６により基板３の温度を被エッチング部材１１の温度よりも低い温度（例えば、１００℃〜３００℃）に設定する。この結果、前駆体２４は基板３に吸着(堆積)される。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＮｉＣｌ（ｇ）→ＮｉＣｌ（ａｄ）        ・・・・（３）
【００４８】
基板３に吸着したＮｉＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてＮｉ成分となる。
この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＮｉＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｎｉ（ｓ）＋Ｃｌ２（ｇ）↑・・・・（４）
【００４９】
更に、上式（２）において発生したガス化したＮｉＣｌ（ｇ）の一部は、基板３に吸着する(上式（３）参照)前に、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されてガス状態のＮｉとなる場合もある。この時の反応は、例えば、次式で表される。
ＮｉＣｌ（ｇ）＋Ｃｌ＊→Ｎｉ（ｇ）＋Ｃｌ２（ｇ）↑        ・・・・（５）
この後、ガス状態のＮｉ成分は、基板３に吸着される。
【００５０】
基板３の表面に形成されるＮｉ薄膜は、同時にＣｌ＊によりエッチングされる。そして、このエッチング反応はＣｌ＊の密度によりその強弱の程度が決まる。そこで、本実施形態例では、Ｃｌ＊の量を適切に制御することにより、成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも若干大きくなるような雰囲気を作ることで、成膜反応によるＮｉ膜の析出と同時に、Ｎｉ膜の表面をエッチングしつつ基板３の凹部３ａ（図２参照）の底面だけにＮｉ膜を形成している。Ｃｌ＊密度の制御は、流量制御器１５を制御し、ノズル１４を介してチャンバ１内に供給するＣｌ２ガス２１の量を制御することにより容易に実現し得る。この結果、基板３の凹部３ａが、極細のビアホール（例えば、径０．１μｍ、深さ０．５〜１μｍ）であったとしても、その底部だけにＮｉ膜を成膜することができる。
【００５１】
成膜反応の速度がエッチング反応の速度よりも若干大きくなるような雰囲気を作ることは、図１に示した装置で発生している次のような現象を利用することにより容易に実現することができる。
【００５２】
図３に示すように、Ｃｌ＊の密度は凹部３ａの底部に行くほど小さくなる。即ち、凹部３ａに進入したＣｌ＊は、底部に至るまでの間に凹部３ａの表面に衝突して消滅してしまう。つまり、凹部３ａの底部にいけば行くほど、Ｃｌ＊＋Ｃｌ＊＝Ｃｌ２で表される反応が起こる確率が高く、その分Ｃｌ＊が減少して密度が小さくなる。これに対し前駆体２４（ＮｉＣｌ）は圧力を制御することにより簡単に凹部３ａの底部に到達できる。従って、本手法によれば凹部３ａの底部に行けばいくほど成膜反応が優勢であるといい得る。Ｃｌ２ガスの濃度等の成膜条件を適切に制御すれば、凹部３ａの底部のみにＮｉ膜を成膜することができる。
【００５３】
上述したように、基板３の凹部３ａの底部のみにＮｉ膜を成膜した後、Ｎｉを触媒金属として凹部３ａ内にカーボンナノチューブを成長させて配線を形成する。即ち、図３（ａ）に示すように、基板３の凹部３ａの底部にはＮｉ膜３１が形成され、Ｎｉ膜３１が触媒金属として働き、カーボンナノチューブ３２を凹部３ａの開口側（上側）に向けて成長させて配線を形成する。
【００５４】
カーボンナノチューブ３２を成長させる場合、図１に示した装置の被エッチング部材１１に代えて炭素製（例えば、グラファイト製）の被エッチング部材とした装置に基板３を搬送してカーボンナノチューブ３２を成長させる。即ち、チャンバ１内に塩素ガスプラズマを発生させて塩素ラジカルＣｌ＊によりグラファイトをエッチングし、
Ｃ（ｓ）＋Ｃｌ＊→ＣＣｌ（ｇ）
の反応を生じさせ、前駆体を基板３に吸着(堆積)させる。
基板３に吸着したＣＣｌは、塩素ラジカルＣｌ＊により還元されて、
ＣＣｌ（ａｄ）＋Ｃｌ＊→Ｃ（ｓ）＋Ｃｌ２（ｇ）↑
の反応によりＣ成分となる。
これにより、Ｎｉ膜３１を触媒金属としてカーボンナノチューブ３２が凹部３ａの開口側（上側）に向けて成長して配線が形成される。
【００５５】
従って、高電流密度に対応できるカーボンナノチューブ配線により、配線の高集積化が可能になる。また、特殊なプロセスを必要とせずＣＭＰ負荷が低減できるので、コストを低減することが可能になる。
【００５６】
尚、炭素材製（例えば、グラファイト製）の被エッチング部材とした装置に基板３を搬送することで説明したが、同じ装置で被エッチング部材をグラファイト製に交換して上述した成膜処理によりカーボンナノチューブ３２を成長させることも可能である。また、塩素ラジカルＣｌ＊により被エッチング部材をエッチングして前駆体を形成し、前駆体を基板に堆積させた後に塩素ラジカルＣｌ＊により還元を行って前駆体の金属成分を成膜する装置でカーボンナノチューブ３２を成長させたが、それ以外の成膜処理装置（成膜手法）によりＮｉ膜３１を触媒としてカーボンナノチューブ３２を成長させることも可能である。
【００５７】
図４乃至図６に基づいてカーボンナノチューブの配線形態を説明する。
【実施例２】
【００５８】
図４に示すように、トランジスタ構造３４の電極３５としてＮｉシリサイド膜３６が形成されている。そして、Ｎｉシリサイド膜中のＮｉを触媒金属としてカーボンナノチューブ３２を電極ホールの開口側（上側）に向けて成長させている。
【００５９】
これにより、故障原因になることが多いホール及びトランジスタ構造に対してカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができ、デバイス信頼性を向上させることができる。
【実施例３】
【００６０】
図５に示すように、３次元積層素子として、チップ４１、４２、４３が積層され、最上層には、例えば、センサチップ４４が積層されている。チップ４１、４２、４３にはＩＣ４５、４６、４７が設けられ、貫通孔であるスルーホール４８、４９、５０によりＩＣ４５、４６、４７が接続可能とされている。このような３次元積層素子において、スルーホール４８、４９、５０には、上述した、底面のみに形成されたＮｉ膜を触媒金属としてカーボンナノチューブを成長させて配線を形成することができる。
【００６１】
上述したように、各種の態様の凹部にカーボンナノチューブを成長させることができるので、半導体デバイス用配線として適用することができるカーボンナノチューブ配線とすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、半導体デバイス用配線として適用されるカーボンナノチューブ配線の形成方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１には本発明の一実施形態例に係るカーボンナノチューブ配線の形成方法を実施する薄膜作製装置の概略側面図である。
【図２】凹部の深さに対するＣｌ＊密度特性説明図である。
【図３】ホールに対するカーボンナノチューブ配線の形成工程説明図である。
【図４】トランジスタ構造に対するカーボンナノチューブ配線の形成説明図である。
【図５】３次元積層素子に対するカーボンナノチューブ配線の形成説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…チャンバ
２…支持台
３，３４…基板
４…ヒータ
５…冷媒流通手段
６…温度制御手段
７…天井板
８…プラズマアンテナ
９…整合器
１０…電源
１１…被エッチング部材
１２…突起部
１３…リング部
１４…ノズル
１５…流量制御器
１８…排気口
１９…真空装置
２１…作用ガス（Ｃｌ２ガス）
２３…ガスプラズマ
２４…前駆体
３１…Ｎｉ膜
３２…カーボンナノチューブ
３５…トランジスタ電極
４１，４２，４３…チップ
４４…センサチップ
４５，４６，４７…ＩＣ
４８，４９，５０…スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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